(57)【要約】  玉虫色の視覚効果を有する物品を装飾する方法、及び表面装飾を有する物品が提供される。方法は、複数の単分散粒子を物品の曲面上に堆積させる工程を含み、各粒子は約２３０ｎｍ〜約３６０ｎｍの寸法を有して０．２未満の多分散指数（ＰＤＩ）を備え、少なくとも０．０２ｃｍ−１の曲率を有する表面上に規則的に秩序化されたコロイド結晶の層を形成する。コロイド結晶は、表面上に玉虫色の視覚効果を生成し、ここで、人が基材を様々な角度から観察すると複数の色を見ることができ、また色の強度及び輝度は最適な水準にある。【特許請求の範囲】
【請求項１】
玉虫色の視覚効果を有する物品を装飾する方法であって、複数の単分散粒子を前記物品の曲面上に堆積させる工程を含み、各粒子は約１５０ｎｍ〜約３６０ｎｍの寸法を有して０．２未満の多分散指数（ＰＤＩ）を備え、少なくとも０．００２ｃｍ−１の曲率を有する表面上に規則的に秩序化されたコロイド結晶の層を形成する、方法。
【請求項２】
前記複数の単分散粒子は、約２５８ｎｍ〜３２５ｎｍの寸法を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記コロイド結晶は、３００ｎｍ〜９００ｎｍの反射主ピークを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記コロイド結晶は、６３０ｎｍ〜７８０ｎｍの反射主ピークを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記物品の前記表面は、０．００２ｃｍ−１〜２ｃｍ−１の曲率を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記コロイド結晶の層は、１μｍ〜１０００μｍの厚さを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の単分散粒子は、単分散ポリマー粒子、及び単分散無機粒子、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記単分散ポリマー粒子は、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタリレート、ポリ（ｎ−ブチルメタクリレート）、ポリスチレン、ポリ（クロロ−スチレン）、ポリ（α−メチル−スチレン）、ポリスチレン−メチルメタクリレート、ポリアルキル化アクリレート、ポリヒドロキシルアクリレート、ポリアミノアクリレート、ポリシアノアクリレート、ポリフッ素化アクリレート、ポリアクリル酸、ポリメチルアクリル酸、ポリ），エチルメタクリレート−エチルアクリレート−アクリル酸）、ポリ（スチレン−メチルメタクリレート−アクリル酸）、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリウレタン、これらの誘導体、これらの塩、及びこれらの組み合わせからなる群からなる群から選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記単分散無機粒子は、シリカ、二酸化チタン、ジルコニア、炭酸カルシウム、タルク、並びにこれらの誘導体及び組み合わせからなる群から選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記物品表面の材料は、ガラス、金属、セラミック、ポリマー、紙、繊維、木材、竹材、並びにこれらの誘導体（derivative）及び組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
表面装飾を有する物品であって、
ａ）少なくとも０．００２ｃｍ−１の曲率を有する表面と、
ｂ）前記表面上に堆積された１μｍ〜１０００μｍの厚さを有する、規則的に秩序化されたコロイド結晶の層であって、前記コロイド結晶は３８０ｎｍ〜９００ｎｍの反射ピーク波長を有する、層と、を備える、物品。
【請求項１２】
前記コロイド結晶は２００ｎｍ未満の反射率のピーク幅を有する、請求項１１に記載の物品。
【請求項１３】
前記物品表面の材料は、ガラス、金属、セラミック、ポリマー、紙、繊維、木材、竹材、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１１又は請求項１２に記載の物品。
【請求項１４】
前記コロイド結晶は色の玉虫色反射を提供する、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、玉虫色効果を提供する秩序化されたコロイド結晶構造体を形成するために曲面上に単分散粒子を堆積させる方法、及びその上に秩序化されたコロイド結晶構造体が形成されて玉虫色効果を提供する曲面を有する物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
パッケージング上の視覚効果は、パッケージングに収容される製品を購入する消費者に対して様々なレベルの品質を暗示する。更に、様々な視覚効果は、例えば混雑したスーパーマーケット内の棚の上に配置された時に消費者の目がより容易にこれらの製品に惹きつけられるように、パッケージングへの注意を引くことができる。特に望ましい視覚効果の１つが、玉虫色の視覚効果であり、ここで包装は、消費者が包装を見る角度に応じて異なって見えることができる。現在、プラスチックのパッケージング上に玉虫色効果を生成するためには真空蒸着が用いられる。これは、特定の温度及び圧力における真空環境中で、様々な材料の（そのうちの１つは金属である）数マイクロメートルの薄層を、基材上で互いの上面にコーティングすることにより実施される。重なり合う材料は異なる屈折率を有して、様々な時点で様々な波長の干渉光を生成し、角度依存性の色彩効果を示す。
【０００３】
こうした真空蒸着を用いることはいくつかの問題を引き起こす。この方法で装飾されたパッケージングは、一般的には再生利用が不可能であり、また、表面上に堆積された金属材料に伴う毒性の問題が存在する場合がある。更に、真空蒸着は製造プロセスにもう１つの工程を加えるために時間がかかり、これは効率性の観点から望ましくない。しかしながら、現在まで、より環境に優しく費用効果の高い方法で３Ｄパッケージング上に同じ効果を提供するための代替的な解決手段は実現されていない。
【０００４】
玉虫色効果を生むための代替的な方法が開示されている。例えば、狭スペクトル内で個々の光波長を回折する高秩序化コロイド結晶構造体は、高い純度及び強度を有する色のアレイを示すことが知られている。
【０００５】
例えば、ＢＡＳＦ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ  ２００６，ｖｏｌｕｍｅ  ５７，ｐａｇｅ  ７８５〜７９６は、フィルムが異なる角度から観察された時に異なる可視色のスペクトルを生成するために、平坦な紙又はガラス上でコロイド結晶を使用することを説明している。このＢＡＳＦの文書で説明される方法を用いてアルミニウム基材上に生成される色の特性が、本明細書で図２Ａとして示される。これから、コロイド結晶は、粒径に応じた様々な色（２２６ｎｍ、２４１ｎｍ、２８１ｎｍ、２９５ｎｍ、及び３２１ｎｍのコア−シェル粒径に対応してスミレ色、青色、緑色、及びオレンジ色から赤色まで）と共に、非常に強い色（本明細書で更に説明する）を提供することが分かる。
【０００６】
しかしながら、基材が折り曲がっていると、得られた曲面は全範囲の可視色を示さず、また色の反射率が比較的低いため、所望の「輝く」効果を弱めてしまう（アルミニウム基材上で複製され、本明細書の図１Ｂに示されるＢＡＳＦ法）。したがって、一般に、コロイド結晶を使用することで、真空蒸着よりも良好な視覚効果が提供されることは明白であるが、これは平坦な表面上のみに当てはまる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＢＡＳＦ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ  ２００６，ｖｏｌｕｍｅ  ５７，ｐａｇｅ  ７８５〜７９６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、高透明度及び高輝度で全範囲の玉虫色を提供する視覚効果を３Ｄパッケージング上に生成する、改善された方法を提供する必要性が明白に存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、ガラス、金属（例えばアルミニウム又は鋼鉄）、セラミック、ポリマー（例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＥＴ）、紙、繊維、木材及び竹材からなる群のうちの１つから選択される湾曲基材上に、１５０ｎｍ〜３６０ｎｍの粒径を有する単分散粒子を堆積させる方法が提供される。
【００１０】
単分散粒子を湾曲基材上に堆積することにより、規則的に秩序化されたコロイド結晶が物品表面に直接生成される。コロイド結晶は、表面上に玉虫色の視覚効果を生成し、ここで、人が基材を様々な角度から観察すると複数の色を見ることができ、また色の強度及び輝度は最適な水準にある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本明細書は特許請求の範囲をもって結論となすものであるが、以下の説明を添付図面と併せて考慮することで本発明のより深い理解が得られるものと考えられる。図中、
【図１Ａ】先行技術で説明される様々な方法による、コロイド結晶によって生成された色の様々な特性を示すグラフである。
【図１Ｂ】先行技術で説明される様々な方法による、コロイド結晶によって生成された色の様々な特性を示すグラフである。
【図２】本発明のコロイド結晶によって生成された玉虫色の様々な特性を示すグラフである。
【図３Ａ】本発明のコロイド結晶によって生成された玉虫色の様々な特性を示すグラフである。
【図３Ｂ】本発明のコロイド結晶によって生成された玉虫色の様々な特性を示すグラフである。
【図３Ｃ】本発明のコロイド結晶によって生成された玉虫色の様々な特性を示すグラフである。
【図３Ｄ】本発明のコロイド結晶によって生成された玉虫色の様々な特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明では、驚くべきことに、単分散粒子を湾曲基材上に直接堆積させてコロイド結晶を形成することで、基材表面上に玉虫色の視覚効果が生成されることが発見され、ここで、人が基材を様々な角度から観察すると複数の所定の色を見ることができ、また、色の強度及び輝度は、従来はコロイド結晶を用いて達成不可能であった特定の前提条件となる基準を満たす。理論に束縛されるものではないが、単分散粒子を使用した時に得られる視覚効果は、
１．全ての粒子のアセンブリの秩序状態、及び
２．サンプル中の欠陥亀裂の結果であると考えられる。
【００１３】
単分散粒子が平坦面に適用されて、続いて平坦面が形状へと折り曲げられた場合、機械力が基材から基材上に形成されたコロイド結晶へと移動する。コロイド結晶のアセンブリ状態は変化して、全体的な外観を劣化させる欠陥亀裂が出現し得る。これにより、コロイド結晶の反射率の低下が生じる。対照的に、単分散粒子を曲面に直接適用すると、粒子のアセンブリ状態は同じ状態を維持し（後に続く基材表面の再構成が起こらないため）、また、単分散ポリマー粒子の粒径は曲率半径の粒径よりもはるかに小さいために、ユーザが見たときの単分散ポリマー粒子の強度は、粒子が平坦面に適用された場合とほぼ同じである。更に、基材の曲率半径は、コロイド結晶の視角が平坦面を観察した時よりも容易に変化して、その結果、基材を見ている消費者が、より小さい表面積上により広範な様々な色を認識するであろう（平坦面と比較して）ことを意味する。
【００１４】
別途記載のない限り、全ての百分率は組成物の重量を基準にした重量パーセントである。特に明記しない限り、全ての比は重量比である。全ての数値範囲は、より狭い範囲を含む。区切られた上下の範囲限界は互換性があり、明示的に区切られていない更なる範囲を作る。有効数字の数は、指示されている量を限定するものでもなく、測定の精度を限定するものでもない。全ての測定は、約２５℃かつ周囲条件で行われるものとして理解され、その場合、「周囲条件」とは、約１気圧及び相対湿度約５０％での条件を意味する。
【００１５】
本明細書で使用するとき、「コロイド結晶」とは、単分散粒子の周期的アセンブリによって生成され、その周期的構造によって生じる光の回折に起因する可視色を示すコーティング層を指す。用語「単分散粒子」とは、本明細書では、特定の波長の可視光線を選択的に回折し、ひいてはコロイド結晶に回折された波長に対応する可視色を付与する、周期的構造を形成する比較的均一な寸法の粒子を指す。本明細書で使用するとき、単分散粒子は、ポリマー（例えばポリスチレン、ポリアクリル酸）、又は無機材料（例えばシリカ、二酸化チタン）から製造される。コロイド結晶構造体では、単分散粒子は密に詰め込まれて規則的に秩序化されており、即ち、粒子は互いに接触するように配列されてコロイド結晶を形成している。
【００１６】
本明細書で使用するとき、「多分散指数（ＰＤＩ）」とは、単分散粒子の粒径の分布幅を特徴づけるパラメータである。本発明では、ＰＤＩは、ＩＳＯ  １３３２１：１９９６Ｅ（１９９６）「Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｉｚｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ−Ｐｈｏｔｏｎ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ」の方法に従って試験される。値が低下するにつれて、粒子はより狭く分布した粒径を有する。
【００１７】
「玉虫色」とは、視角、又は色を提供する粒子の照射角度に依存する複数の色の出現として定義される。例えば、単一の反射ピーク波長を有するコロイド結晶は、そこから結晶が見られる場所に応じて様々な色を示し得る。玉虫色となるには、２つ以上の色が見られなければいけない（同じ粒子／結晶を観察した時）。場合によっては、これは虹の２つ又は３つの隣接する色（例えば青緑色、青色、及び紫色）であってもよく、あるいはこれは多様な全可視色を含んでもよい（例えば赤色、オレンジ色、黄色、緑色、青緑色、青色、及び紫色）。本発明では、玉虫色効果は、ｉ）内部の単分散ポリマー粒子の粒径を調節すること、ｉｉ）基材の曲率（又は弧の長さ）を調節すること、ｉｉｉ）及び／又は、特定の種類の堆積方法を選択すること（例えば、堆積された層の厚さを変更することを含む）によって制御することができる。
【００１８】
本明細書で使用するとき、「物品」とは、例えばかみそり、歯ブラシ、電池、又は組成物の収容に適した容器のような、消費者用途のための個別の対象物を指す。物品は好ましくは容器であり、この容器の非限定的例としては、瓶、トトル、ジャー、カップ、キャップなどが挙げられる。用語「容器」は、容器の閉じ部又は吐出部などの容器の要素を広範に含むように使用される。かかる容器に収容される組成物は、洗剤（例えば、洗濯洗剤、柔軟剤、食器の手入れ、皮膚及び頭髪の手入れ）、飲料、粉末、紙（例えば、ティッシュ、拭き取り紙）、美容組成物（例えば、化粧品、ローション）、医薬品、口腔の手入れ（例えば、歯磨き粉、口内洗浄液）等を含むが、これらに限定されない、様々な組成物のうちのいずれかであり得る。容器は、その中に収容される組成物を保管する、輸送する、又は分配するために使用され得る。容器内に収容可能な非限定的な容量は、５ｍＬ、１０ｍＬ、１００ｍＬ、５００ｍＬ、又は１０００ｍＬ〜１５００ｍＬ、２０００ｍＬ、又は４０００ｍＬである。
【００１９】
コロイド結晶
単分散粒子によって構成されたコロイド結晶は、その中の単分散粒子の周期的配列の結果として色彩効果を生むことが知られている。具体的には、可視光線の範囲内に波長を有する複数の単分散粒子が、密に詰め込まれて規則的に秩序化された構造体内でアセンブルされてフォトニック結晶を形成する。この高度に組織化された構造体は、特定の光の波長を選択的に回折し、ひいては回折された波長に対応する色を与える。色彩効果は、構造体内の屈折率を調節して、単分散粒子の材料又は粒径などを変更することによって、最適化され得る。
【００２０】
特に興味深いのは、コロイド粒子の寸法が可視光線の波長に相当する時、ブラッグ回折により玉虫色を示す、比較的小さな屈折率差を有するコロイド結晶である。
【００２１】
理論に束縛されるものではないが、粒径の選択により、様々な角度から基材を観察した時に人間の目によって見られる可視光線の波長の範囲が決定づけられる。これは、以下のブラッグの法則に従う。
λ＝２ｎｅｆｆｄｓｉｎθ
式中、θは、観測者の視角に対応する回折光の角度である。
【００２２】
人は、基材を０度〜９０度の範囲から観察してよい。ブラッグの法則を適用すると、特定の場合で、物品上のコロイド結晶が、通り過ぎる人が全範囲の虹の可視色を見ることを可能にすべきであることが望まれる場合は、反射ピーク波長は赤色光の波長（６２０ｎｍ〜７８０ｎｍ）内に収まるべきである）。垂直に見ると、コロイド結晶は赤色に見える。視角が減少すると、ブラッグの法則を適用すると、可視虹からのその他の色は人に対して可視となる。しかしながら、反射ピーク波長が６２０ｎｍ未満である場合、赤色は人によって観察される色の範囲から消失する（したがって、彼らは虹の完全なスペクトルを観察しない）。更に、粒径が更に小さい場合（例えば、スミレ色光の波長未満、即ち３００ｎｍ未満）は、視角に関係なく、コロイド結晶を見る人によっていかなる色も観察されなくなる。粒径が大きすぎる場合（例えば、赤色光の波長を超える、即ち９００ｎｍを超える）の逆もまた真であり、反射ピーク波長は、少なくとも一部の角度からの可視光線の反射ピーク波長を超え、その結果、色が一貫して見えなくなる。
【００２３】
本発明では、単分散粒子は１５０ｎｍ〜３６０ｎｍの寸法を有し、その後に形成されるコロイド結晶は３００ｎｍ〜９００ｎｍの反射ピーク波長を有する。特定の物品の所望される視覚効果に応じて、いくつかの好適な実施形態が存在し得る。例えば、虹色効果が求められる場合、粒径は好ましくは２５８ｎｍ〜３２５ｎｍであり、コロイド結晶の反射ピーク波長は赤色の波長範囲（即ち６２０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の範囲に入り、赤色が玉虫色効果の主色であることを確実にする。好ましい実施形態では、単分散粒子は約２７２ｎｍの粒径を有して、最高の反射強度及びピーク幅（最高の純度及び輝度と言い換えられる）の赤色を提供する、約６５０ｎｍの反射ピーク波長を有するコロイド結晶を形成する。
【００２４】
代替的な一実施形態では、単分散粒子は、好ましくは２０５ｎｍ〜２４２ｎｍ（好ましくは２３３ｎｍ）の粒径を有して、５０５ｎｍ〜５７５ｎｍ（好ましくは５５０ｎｍ）の反射ピーク波長を有するコロイド結晶を生成し、緑色から開始する玉虫色を提供し、かつより小さな角度から観察した時に青色及びスミレ色を覆う。２３３ｎｍの粒径では、最も高輝度でかつ最も高純度の緑色を見ることができる。
【００２５】
更なる代替的実施形態では、単分散粒子は、好ましくは１７８ｎｍ〜２００ｎｍ（好ましくは１９７ｎｍ）の粒径を有し、それに続くコロイド結晶は４５０ｎｍ〜４９０ｎｍ（好ましくは４７５ｎｍ）の反射ピーク波長を有して、垂直に観察した時に青色から開始する玉虫色を提供し、かつ錯角から観察した時にスミレ色（及びその他の紫色）を覆う。
【００２６】
実施形態では、本明細書で説明される単分散ポリマー粒子は、０．２未満、好ましくは０．１、０．０５、０．０２、又は０．００１未満のＰＤＩを有する。ＰＤＩは粒子の粒径分布を説明するのに用いられる。ＰＤＩが低いほど、得られるコロイド構造体はより秩序化され、光をより高くかつ狭い反射スペクトルで回折して、より高輝度の玉虫色効果及びより高純度の個々の色をもたらす。ＰＤＩが上昇すると、より大きな粒子の存在がコロイド結晶の秩序を乱して、色の全体的な強度を低減させ、異なる色の間の区別にぼやけを生じさせる。
【００２７】
コロイド結晶の厚さは、ピーク強度及びピーク幅に対して影響を及ぼすが、反射ピーク波長に対して影響を及ぼさない。しかしながら、適用中にコロイド結晶の層が過度に厚みを増した場合、アセンブリ中に欠陥が生じて、秩序化構造が損なわれ、そのためピーク強度を低下させてより大きなピーク幅をもたらす場合がある。また、欠陥は、光を散乱されて、より白みがかった色をもたらす場合がある。したがって、好ましい実施形態では、コロイド結晶の層の厚さは、１μｍ〜１０００μｍ、好ましくは５μｍ〜２０μｍである。この水準を下回ると、玉虫色効果を提供するには不十分なコロイド結晶となり、一方でこの水準を超えると、反射された光は主に白色となって玉虫色の視覚効果は失われる。
【００２８】
基材
基材材料は、パッケージングに一般的に用いられる任意の基材であってよい。例えば、基材は、ガラス、金属、セラミック、ポリマー、紙、繊維、木材、竹材、又はこれらの組み合わせで形成され得る。一実施形態では、基材は、ケイ酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるガラスで形成される。好ましくは、ガラス材料は、ケイ酸塩ガラス又はその誘導体、例えばソーダ石灰ケイ酸塩ガラスである。
【００２９】
代替的実施形態では、基材は、アルミニウム、アルミニウム合金、アルミニウム箔、ステンレス鋼、低炭素鋼、亜鉛メッキ鋼、ブリキ板、クロム板、並びにこれらの複合材及び誘導体からなる群から選択される金属で形成される。好ましくは、基材は、アルミニウム及び／又はその誘導体で形成される。
【００３０】
更なる実施形態では、基材は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンテレフタレート（therephthalate）グリコール（ＰＥＴＧ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリビニルジクロリド（ＰＶＤＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、グリコール修飾ＰＣＴコポリマー（ＰＣＴＧ）、シクロヘキサンジメタノールとテレフタル酸とのコポリエステル（ＰＣＴＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、アクリロニトリルスチレン（ＡＳ）、スチレンブタジエンコポリマー（ＳＢＣ）、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＬＣ）、ポリシアノアクリレート（ＰＡＣＡ）、ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）、１，３−プロパンジオールとｐ−フタル酸とのコポリマー、エチレンビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、押出成形可能なＰＥＴ、エチレン（ビニルアセテート（ＥＶ）、エチレン／アクリル酸（ＥＡＡ）、エチレン／メチルアクリレート（ＥＭＡ）、エチレン／エチルアクリレート（ＥＥＡ）、エチレンアクリル酸イオノマー、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリアミド、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、ゴム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマーで形成される。好ましくは、基材は、ＰＥＴ及び／又はその誘導体で形成される。
【００３１】
一実施形態では、基材は、カートン用板紙、ケース用板紙（case board）、段ボール紙、及びこれらの加工紙からなる群から選択される紙で形成される。好ましくは、基材は、カートン及び／又はこれを加工した製品で形成される。
【００３２】
別の実施形態では、基材は、天然絹糸、化学繊維、木綿、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される繊維で形成される。
【００３３】
基材の選択は、全体的な特性（例えば色の純度及び強度）に対して影響を及ぼす。例えば、同じ単分散粒子をガラス基材及びアルミニウム基材に対して同じ厚さで適用すると、ガラス基材上に見られる色は、アルミニウム基材に対してより強度が高く、かつより純度が高くなる。これは、アルミニウムが高い反射率及び白色を有しているためであり、これはコロイド結晶と基材との間の色彩効果のコントラストを低下させる。しかしながら、基材に関係なく、単分散粒子が曲面に直接適用された場合の、コロイド結晶によって生成された玉虫色の相対的な純度及び強度は、単分散粒子が、その後折り曲げられる平坦面に適用された場合よりも大きい。
【００３４】
物品の曲率
本発明では、曲率とは、基材が平坦であることから逸脱する度合いである。曲率の値は、曲率半径の逆数として計算される。値が増加すると、基材はより高い曲率度を有する。約１ｃｍ〜約３０ｃｍの直径を有する概ね円形の断面を有する実施形態では、基材の曲率は約０．０６７ｃｍ−１〜約２ｃｍ−１である。約１ｃｍ〜約３０ｃｍの幅を有する実質的に楕円形の断面を有する物品では、基材の最小曲率は約０．００２ｃｍ−１〜約１．７ｃｍ−１である。基材が、単分散ポリマー粒子の適用前に折り曲げられていれば、いかなる曲率度もある程度は本発明の効果を提供する。基材の曲率は、最終的には、意図されるパッケージングの用途によって決まることが理解されよう。一例として、下記の表１は、現在市場で販売される様々なパッケージングの寸法を示す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
一実施形態では、物品は多層で形成されてもよく、この場合、単分散粒子は、物品の外部から可視の層に適用されるべきである。一般的に、単分散粒子は最外層に適用されるが、実施形態では、最外層は透明又は半透明である場合があり、この場合、単分散粒子は、透明又は半透明層の真下の層に適用されてもよい。
【００３７】
単分散粒子の基材への適用
一実施形態では、単分散粒子は、垂直堆積、ディップコーティング、吹き付け塗装、スピンコーティング、ブレードコーティング、インクジェット印刷、水圧転写印刷、パッド印刷、シルクスクリーン印刷、及びせん断秩序化法（shear ordering method）を含む任意の既知の方法によって基材に適用されてよい。好適な一実施形態では、単分散粒子は垂直堆積を用いて基材に適用される。垂直堆積の一般的なプロセスは以下のとおりである。
・容器中に、濃度が０．１重量％〜１重量％の単分散粒子の懸濁液を調製する。
・曲面基材を、容器の内壁に接触させずに懸濁液に垂直に沈める。
・容器を、温度が２０℃〜８０℃、湿度が２０％〜８０％に制御されたチャンバに入れる。
【００３８】
この方法を使用すると、溶剤は、空気−液体−固体界面で蒸発して、空気−液体−固体界面懸濁液中の単分散粒子の自己アセンブルを起こし、ひいては基材上にコロイド結晶構造体を形成する。粒子懸濁液の好ましい濃度は０．５重量％である。好ましいチャンバ温度及び湿度は、それぞれ８０℃及び８０％である。
【００３９】
方法
本発明の玉虫色の視覚効果を、反射率スペクトルを用いて実証する。反射率スペクトルは、正反射光の分光特性の指標である。様々な角度の入射光での光反射測定は、Ｉｄｅａｏｐｔｉｃｓ（ＦＩＢ−６００−ＤＵＶ光ファイバを装備したＰＧ２０００−Ｐｒｏ分光計）を用いて実施する。本明細書では、入射角０度〜９０度での反射率スペクトルを集めるために、光源（ｉＤＨ２０００（Ｉｄｅａｏｐｔｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ）からのキセノンランプ）及び検出器を装備した３６０度回転式アーム、並びに中央に水平のサンプルステージを備えるＲＩシステム（Ｉｄｅａｏｐｔｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ）という名称の支持具を使用する。計器は、ＳＴＤ−Ｍ標準反射板上の図によって得られるスペクトルによって較正する。明視野は１００％反射として較正し、一方で光源なし（即ち暗視野）に得たスペクトルは、０％反射として較正する。
【００４０】
図３に示す反射率スペクトルから示される、反射ピーク波長、強さ、及び半値ピーク幅の、３つの重要なパラメータが存在する。反射ピーク波長は、反射光の波長（ｎｍ）（例えば、赤色の場合は６５０ｎｍ、緑色の場合は５５０ｎｍなど）を示し、サンプルの色を決定する。強度は相対値（％）であり、強度が高いほど、特定の色がより輝く。半値ピーク幅は色の純度を示し（例えばピーク幅が小さいほど、色の純度は高くなる）、最終的に、ストップバンドシフトは、様々な視角での反射ピーク波長位置（ｎｍ）間の差である。
【００４１】
反射ピーク波長は、粒径の影響を受け、基材材料に依存しない。反射ピーク波長の好ましい範囲は、３００ｎｍ〜９００ｎｍである。波長が３００ｎｍを下回ると、どの色も観察されなくなる。波長が９００ｎｍを上回ると、玉虫色は観察されなくなる。
【００４２】
ピーク幅の範囲は、コロイド結晶のアセンブリ秩序化の影響を受ける。一実施形態では、ピーク幅の範囲は１０ｎｍ〜２００ｎｍである。２００ｎｍを上回ると、色がぼやける。１０ｎｍ未満が、一切の欠陥なしにコロイド結晶構造体が形成される「完璧な」シナリオであるが、これは実際には現実的でない。ピーク幅が小さいほど、色の純度は高くなる。反対に、ピーク幅が増加すると、色と色との間にぼやけが生じる可能性が増す。
【００４３】
反射強度は、コロイド結晶の秩序化及び厚さ、並びに基材材料、並びに試験方法の影響を受ける相対値である。上記の試験方法を用いて、選択された基材（例えばアルミニウム）上に位置するコロイド結晶の強度を比較することができる。基材が異なる場合（例えば、アルミニウム対ガラス上のコロイド結晶）、測定される強度は絶対的ではなくなる。しかしながら、一般に、色の強度が高いほど色の輝度は高くなる。
【００４４】
曲面上のコロイド結晶の構造は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて単分散粒子の上面図を微視的に走査することによって観察することができる。本明細書では、ＨＩＴＡＣＨＩ  Ｓ−４８００というＳＥＭシステムを用いる。ＳＥＭで観察するサンプルは、コロイド結晶を備えた基材の一片を導電接着剤上に配置することによって調製する。厚さ数ナノメートルの白金のフィルムを観察サンプル上に堆積させた後に、観察サンプルを撮影する。
【実施例】
【００４５】
下記の表２は、３つの実施例（先行技術に属する比較実施例１及び２、並びに本発明の実施例１）の反射率スペクトルを示す。比較実施例１は、単分散ポリマー粒子（粒径２７３ｎｍのポリスチレン−メチルメタクリレートアクリル酸から形成された）が平坦なアルミニウム表面に適用された時のシナリオを示す（ＢＡＳＦ法に従う）。本明細書では、コロイド結晶から反射された光の反射ピーク波長が６４０ｎｍから４８０ｎｍに変化すると、全範囲の可視色を見ることができる。各色の反射強度はほぼ等しく、色強度は比較的高く、反射半値ピーク幅は比較的小さい。しかしながら、スペクトルの様々な色を見ることのできる人に対しては、視角を大幅に変化させる必要がある（パッケージングを陳列することができる棚を消費者が通り過ぎるときに自然と起こるよりも大きく）。更に、本発明で説明する物品は、一般的にはいくらかの曲率を有することが予期されるため、平坦面を有すると、本発明の必要性を満たさない。比較実施例２にあるとおり、同じ単分散ポリマー粒子が、その後折り曲げられる平坦面に適用される場合、様々な色はきれいに示されず、また全体的な反射率水準は非常に低いことが分かる。この実施例では、反射ピーク波長は依然として６４０ｎｍから４８０ｎｍに変化するが、全体的な反射強度は非常に低く、各色の半値ピーク幅は大きい。したがって、可視スペクトルの全ての色が存在しても、これらが明瞭には見えないことが予期され得る（即ち、これらはぼやける可能性が高い）。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
表３は、様々な単分散粒子寸法の分散（曲率０．４８ｃｍ−１の同じ形態のガラス瓶上で）によって得られた様々な反射率スペクトルを示す、本発明による様々な実施形態を示す。これから、異なる粒径で開始して、異なる玉虫色がどのように得られるのかが分かる。
【００４８】
【表３】
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【００４９】
実施例／組み合わせ：
Ａ．玉虫色の視覚効果を有する物品を装飾する方法であって、複数の単分散粒子を物品の曲面上に堆積させる工程を含み、各粒子は約１５０ｎｍ〜約３６０ｎｍの寸法を有して０．２未満の多分散指数（ＰＤＩ）を備え、少なくとも０．００２ｃｍ−１の曲率を有する表面上に規則的に秩序化されたコロイド結晶の層を形成する、方法。
Ｂ．複数の単分散粒子は、約２５８ｎｍ〜３２５ｎｍの寸法を有する、パラグラフＡに記載の方法。
Ｃ．コロイド結晶は、３００ｎｍ〜９００ｎｍの反射主ピークを有する、パラグラフＡに記載の方法。
Ｄ．コロイド結晶は、６３０ｎｍ〜７８０ｎｍの反射主ピークを有する、パラグラフＡに記載の方法。
Ｅ．物品の表面は、０．００２ｃｍ−１〜２．０ｃｍ−１の曲率を有する、パラグラフＡに記載の方法。
Ｆ．コロイド結晶の層は、１μｍ〜１０００μｍの厚さを有する、パラグラフＡに記載の方法。
Ｇ．複数の単分散粒子は、単分散ポリマー粒子、及び単分散無機粒子、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される、パラグラフＡに記載の方法。
Ｈ．単分散ポリマー粒子は、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタリレート（metharylate）、ポリ（ｎ−ブチルメタクリレート）、ポリスチレン、ポリ（クロロ−スチレン）、ポリ（α−メチル−スチレン）、ポリスチレン−メチルメタクリレート、ポリアルキル化アクリレート、ポリヒドロキシルアクリレート、ポリアミノアクリレート、ポリシアノアクリレート、ポリフッ素化アクリレート、ポリアクリル酸、ポリメチルアクリル酸、ポリ），エチルメタクリレート−エチルアクリレート−アクリル酸）、ポリ（スチレン−メチルメタクリレート−アクリル酸）、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリウレタン、これらの誘導体、これらの塩、及びこれらの組み合わせからなる群からなる群から選択される、パラグラフＧに記載の方法。
Ｉ．単分散無機粒子は、シリカ、二酸化チタン、ジルコニア、炭酸カルシウム、タルク、並びにこれらの誘導体及び組み合わせからなる群から選択される、パラグラフＧに記載の方法。
Ｊ．物品表面の材料は、ガラス、金属、セラミック、ポリマー、紙、繊維、木材、竹材、並びにこれらの誘導体（derivative）及び組み合わせからなる群から選択される、パラグラフＡに記載の方法。
Ｋ．表面装飾を有する物品であって、
ａ）少なくとも０．００２ｃｍ−１の曲率を有する表面と、
ｂ）表面上に堆積された１μｍ〜１０００μｍの厚さを有する、規則的に秩序化されたコロイド結晶の層であって、コロイド結晶は３００ｎｍ〜９００ｎｍの反射ピーク波長を有する、層と、を備える、物品。
Ｌ．コロイド結晶は２００ｎｍ未満の反射率のピーク幅を有する、パラグラフＫに記載の物品。
Ｍ．物品表面の材料は、ガラス、金属、セラミック、ポリマー、紙、繊維、木材、竹材、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、パラグラフＫに記載の物品。
Ｎ．コロイド結晶は色の玉虫色反射を提供する、パラグラフＫに記載の物品。
【００５０】
本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に指示がない限り、そのような各寸法は、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するものとする。
【００５１】
あらゆる相互参照される又は関連する特許又は出願を含む、本明細書に引用される全ての文書は、明示的に除外される、又は別途限定されない限り、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。いかなる文献の引用も、本明細書中で開示又は特許請求される任意の発明に対する先行技術であるとはみなされず、あるいはそれを単独で又は他の任意の参考文献（単数又は複数）と組み合わせたときに、そのような任意の発明を教示、示唆、又は開示するとはみなされない。更に、本文書における用語の任意の意味又は定義が、参照することにより本明細書に援用された文書内の同じ用語の意味又は定義と矛盾する場合、本文書におけるその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。
【００５２】
本発明の特定の実施形態を例示及び説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を行うことができる点は当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内に含まれるそのような全ての変更及び修正は、添付の特許請求の範囲にて網羅することを意図したものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【国際調査報告】
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